La FFT (Transformée de Fourier Rapide) dans l'analyse des vibrations

Dispositifs

Equilibreur portable et analyseur de vibrations Balanset-1A

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Capteur de vibration

€90.00 + TVA (le cas échéant)

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Capteur optique (tachymètre laser)

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Dispositifs

Balanset-4

€6,803.00 + TVA (le cas échéant)

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Taille du support magnétique-60-kgf

€46.00 + TVA (le cas échéant)

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Bande réfléchissante

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Dispositifs

Equilibreur dynamique "Balanset-1A" OEM

€1,735.00 + TVA (le cas échéant)

Le Transformée de Fourier rapide (FFT) est un algorithme mathématique très efficace qui transforme un signal du domaine temporel au domaine fréquentiel. Dans le domaine de la fréquence, il s'agit d'un algorithme mathématique très efficace. analyse des vibrations il convertit une information brute et complexe forme d'onde temporelle - l'amplitude de la vibration en fonction du temps - dans un spectre de fréquences, L'amplitude tracée en fonction de la fréquence. Cette simple transformation est le processus le plus important et le plus fondamental dans le diagnostic des machines modernes ; sans elle, un signal de vibration n'est guère plus qu'un gribouillis illisible.

1. Définition : Qu'est-ce qu'une FFT ?

La FFT n'est pas une mesure mais un calcul. Il s'agit d'une mise en œuvre rapide de la transformée de Fourier discrète, qui exploite les symétries mathématiques pour réaliser en quelques millisecondes ce qui prendrait autrement beaucoup plus de temps, ce qui explique pourquoi elle peut être exécutée en direct sur un instrument de poche. Son principe, dû à Fourier, est que tout signal périodique complexe peut être reconstruit comme une somme d'ondes sinusoïdales simples à différentes fréquences et amplitudes. La FFT applique cette idée à l'envers : donnez-lui une forme d'onde enchevêtrée et elle vous renverra la liste des ondes sinusoïdales à partir desquelles elle a été construite.

2. Pourquoi la FFT est essentielle pour le diagnostic

La forme d'onde temporelle brute d'une machine en marche est un mélange de nombreuses vibrations simultanées, et il est pratiquement impossible de juger de l'état de santé d'une machine à l'œil nu à partir de cette trace. La FFT agit comme un prisme, divisant le signal complexe en ses composantes de fréquence individuelles. Le résultat est un graphique clair et exploitable qui permet à l'analyste de voir :

• Quelles fréquences sont présentes ?
• Quelle est la quantité d'énergie (amplitude) à chaque fréquence ?
• Quelle est la relation entre ces fréquences - harmoniques, bandes latérales, etc.

En raison de différents défauts mécaniques et électriques - déséquilibrer, désalignement, défauts de roulement, et relâchement - Le spectre fournit une feuille de route directe vers la cause première d'un problème, car chaque élément génère des vibrations à des fréquences très spécifiques et prévisibles. Cette vision du domaine des fréquences est à la base de tous les travaux d'analyse du spectre. analyse spectrale.

3. Paramètres clés d'une analyse FFT

Pour obtenir un spectre utile, l'analyste définit plusieurs paramètres sur le collecteur de données ou le logiciel. S'ils sont mal réglés, un défaut réel peut passer inaperçu ; s'ils sont bien réglés, il apparaît clairement.

Fmax (fréquence maximale)

La fréquence la plus élevée du spectre. Elle doit être réglée suffisamment haut pour capturer le défaut d'intérêt à la fréquence la plus élevée - haute fréquence engrenage ou les sons de roulement, par exemple - mais pas au point de perdre les détails des basses fréquences. Pour éviter aliasing, les instruments appliquent un anti-crénelage filtre passe-bas en dessous de la fréquence d'échantillonnage avant que la FFT ne soit calculée.

Résolution (lignes de résolution)

Ce paramètre définit le niveau de détail, c'est-à-dire le nombre de “cases” de fréquences discrètes calculées sur la Fmax. Un plus grand nombre de lignes (3 200 ou 6 400, par exemple) donne une résolution plus fine, c'est-à-dire une plus grande capacité à séparer deux fréquences proches l'une de l'autre. Une résolution élevée est essentielle pour distinguer les fréquences de battement ou pour résoudre les problèmes d'espacement entre deux fréquences. bandes latérales dans l'analyse des boîtes de vitesses. La largeur des cases étant égale à Fmax divisé par le nombre de lignes, il y a toujours un compromis entre la portée et le niveau de détail. Calculateur de résolution FFT indique la largeur de la case et le temps d'acquisition pour n'importe quel réglage, et un Zoom FFT peut concentrer toutes les lignes disponibles dans une bande étroite lorsqu'une séparation encore plus fine est nécessaire.

Calcul de la moyenne

Comme les vibrations des machines fluctuent, un seul cliché FFT peut induire en erreur. Le calcul de la moyenne permet d'acquérir plusieurs FFT en succession rapide et de les combiner, supprimant ainsi le bruit aléatoire et produisant un spectre beaucoup plus stable et reproductible qui représente véritablement l'état de la machine.

Fenêtrage

A fonction de fenêtre - le plus souvent le Fenêtre de Hanning - est une pondération mathématique appliquée aux données temporelles avant la transformation. Elle minimise une erreur appelée fuite spectrale, ce qui aurait pour effet d'étaler un pic net dans les bacs voisins et de corrompre à la fois son amplitude et sa fréquence apparente.

4. Interprétation d'un spectre FFT

Un analyste formé lit le spectre en reconnaissant les schémas caractéristiques :

• Un grand pic à 1× vitesse de fonctionnement indique un déséquilibre.
• Un grand pic à 2× la vitesse de fonctionnement est souvent le signe d'un défaut d'alignement.
• Une longue série de harmoniques (1×, 2×, 3×, 4×...) est un signe classique de relâchement mécanique.
• Un pic à haute fréquence comportant des bandes latérales espacées à la vitesse de marche est révélateur d'un défaut de boîte de vitesses ou de roulement.
• Un “plancher” élevé de bruit à large bande peut indiquer cavitation dans une pompe ou une friction générale.

En comparant le spectre actuel à un spectre ligne de base enregistré lorsque la machine était en bonne santé, un analyste peut repérer les changements et diagnostiquer les problèmes en cours de développement bien avant qu'ils ne deviennent des défaillances critiques.

5. La FFT dans les mesures pratiques sur le terrain

Sur un instrument portable, la FFT est calculée sur place à partir de l'image en direct. accéléromètre signal. Les Balanset-1A, L'analyseur de champ à deux canaux capture la forme d'onde temporelle et affiche son spectre d'environ 5 Hz à 1000 Hz, de sorte qu'un ingénieur peut lire le pic de vitesse de rotation, ses harmoniques et tout bruit de roulement ou d'engrenage au niveau de la machine. Combiné à l'impulsion du tachymètre une fois par tour, le même ensemble de données permet l'équilibrage basé sur la phase, tandis que l'équilibrage basé sur la phase permet l'équilibrage basé sur la phase. analyse des commandes peut réaffecter le spectre à des multiples de la vitesse de fonctionnement des machines à vitesse variable - transformant la FFT d'un graphique statique en moteur d'un flux de travail de diagnostic et d'équilibrage sur site.

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